1. Grieta longitudinal
Las grietas son axiales, delgadas y de forma alargada.
Cuando la matriz está completamente templada, es decir, temple sin centros, el centro se transforma en martensita templada con un volumen específico mayor, generando tensión de tracción tangencial.
Cuanto mayor sea el contenido de carbono de la matriz de acero, mayor será la tensión de tracción tangencial generada.
Cuando la tensión de tracción es mayor que el límite de resistencia del acero, se forman grietas longitudinales.
Los siguientes factores agravan la generación de grietas longitudinales:
(1) El acero contiene una gran cantidad de S, P, Bi, Pb, Sn, As y otras impurezas nocivas con bajo punto de fusión.
Cuando se lamina el lingote de acero, tiene una importante distribución de segregación longitudinal a lo largo de la dirección de laminación, lo que es fácil de producir concentración de tensión y formar grietas de enfriamiento longitudinales, o las grietas longitudinales formadas por el enfriamiento rápido después de laminar la materia prima no se procesan y retenido en el producto, provocando que las grietas de templado final se expandan y formen grietas longitudinales;
(2) Las grietas longitudinales son fáciles de formar cuando el tamaño de la matriz está dentro del rango de tamaño sensible a las grietas de enfriamiento del acero (el tamaño peligroso de las grietas de enfriamiento del acero para herramientas al carbono es de 8 a 15 mm, y el tamaño peligroso del acero de aleación media y baja es 25-40 mm) o el medio de enfriamiento de temple seleccionado excede con creces la velocidad de enfriamiento de temple crítica del acero.
Medidas preventivas:
(1) La inspección del almacenamiento de materias primas debe realizarse estrictamente y no se debe poner en producción acero con impurezas nocivas que excedan el estándar;
(2) En la medida de lo posible, se debe seleccionar la fundición al vacío, el refinado en horno o la refundición de electroescoria;
(3) El proceso de tratamiento térmico se mejora mediante la adopción de calentamiento al vacío, calentamiento en atmósfera protectora, calentamiento en horno de baño de sal completamente desoxidada, enfriamiento graduado y enfriamiento isotérmico;
(4) Cambiar de temple sin centros a temple central, es decir, temple incompleto, y obtener una estructura de bainita inferior con alta resistencia y tenacidad puede reducir en gran medida la tensión de tracción y prevenir eficazmente el agrietamiento longitudinal y la distorsión por temple de la matriz.
2. Grieta transversal
La grieta se caracteriza por ser perpendicular al eje.
Para la matriz no endurecida, hay un gran pico de tensión de tracción en la parte de transición entre la zona endurecida y la zona no endurecida.
Se forman fácilmente grandes picos de tensión de tracción cuando las matrices grandes se enfrían rápidamente.
Como la tensión axial formada es mayor que la tensión tangencial, se generan grietas transversales.
Segregación transversal de S, P, Bi, Pb, Sn, As y otras impurezas dañinas de bajo punto de fusión en el módulo de forja o existen microgrietas transversales en el módulo, y se forman grietas transversales después del enfriamiento.
Medidas preventivas:
(1) El módulo debe estar razonablemente falsificado. La relación entre la longitud y el diámetro de las materias primas, es decir, la relación de forjado, debe ser preferiblemente 2-3.
Para el forjado se debe adoptar forjado de dirección variable de tipo doble cruz.
Después de cinco recalcados y cinco trefilados, se debe realizar un forjado multicocción para que las impurezas de carburo y acero sean finas y se distribuyan uniformemente en la matriz de acero.
La estructura de fibras forjadas se distribuirá de forma no direccional alrededor de la cavidad, mejorando significativamente las propiedades mecánicas transversales del módulo, reduciendo y eliminando la fuente de tensiones;
(2) Seleccione la velocidad de enfriamiento y el medio de enfriamiento óptimos: el enfriamiento rápido por encima del punto Ms del acero es mayor que la velocidad de enfriamiento de templado crítico del acero.
La tensión generada por la austenita subenfriada en el acero es tensión térmica, la capa superficial es tensión de compresión y la capa interna es tensión de tracción, que se compensan entre sí, previniendo eficazmente la formación de grietas por tensión térmica.
El enfriamiento lento entre Ms -Mf del acero puede reducir en gran medida la tensión organizativa durante la formación de martensita enfriada.
Cuando la suma de la tensión térmica y la tensión correspondiente en el acero es positiva (esfuerzo de tracción), es fácil extinguir la grieta, y cuando es negativa, no es fácil extinguir la grieta.
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Aproveche al máximo la tensión térmica, reduzca la tensión de transformación de fase y controle la tensión total para que sea negativa, lo que puede prevenir eficazmente las grietas transversales por enfriamiento.
El enfriamiento orgánico CL-1 es un enfriamiento ideal, que puede reducir y evitar la distorsión de la matriz de enfriamiento y controlar la distribución razonable de la capa de endurecimiento.
Al ajustar la relación de enfriamiento CL-1 con diferentes concentraciones, se pueden obtener diferentes velocidades de enfriamiento y se puede obtener la distribución requerida de la capa endurecida para satisfacer las necesidades de diferentes aceros de matriz.
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3. Grietas de arco
A menudo ocurre en cambios repentinos en la forma de las esquinas, muescas, cavidades y rebabas de conexión de la matriz, porque la tensión generada en las esquinas durante el enfriamiento es 10 veces la tensión promedio de las superficies lisas.
Además,
(1) Cuanto mayor sea el contenido de carbono (C) y el contenido de elementos de aleación en el acero, menor será el punto Ms del acero.
El punto Ms disminuye en 2 ℃, por lo que la tendencia al agrietamiento por enfriamiento aumenta 1,2 veces, el punto Ms disminuye en 8 ℃ y la tendencia al agrietamiento por enfriamiento aumenta 8 veces;
(2) La transformación de diferentes microestructuras y la transformación de la misma microestructura en acero son diferentes al mismo tiempo.
Debido a las diferentes tolerancias específicas de las microestructuras se generan enormes tensiones estructurales, que conducen a la formación de grietas en forma de arco en la interfaz de las microestructuras;
(3) Si el templado no se revende de manera oportuna o el revenido no es suficiente, la austenita residual en el acero no se transforma completamente, la cual se retiene en el estado de servicio para promover la redistribución de tensiones, o cuando la matriz está en servicio, el la austenita residual sufre una transformación martensítica para producir nuevas tensiones internas, y cuando la tensión integral es mayor que el límite de resistencia del acero, se formarán grietas en forma de arco;
(4) El segundo tipo de acero frágil templado se enfría lentamente a alta temperatura después del enfriamiento, lo que provoca la precipitación de P, S y otras impurezas nocivas en el acero a lo largo del límite de grano, lo que reduce significativamente la adhesión y la tenacidad del límite de grano, aumentando fragilidad y formación de grietas de arco bajo fuerza externa durante el servicio.
Medidas preventivas:
(1) Mejorar el diseño, hacer que la forma sea lo más simétrica posible, reducir el cambio repentino de forma, aumentar el orificio del proceso y la nervadura de refuerzo, o adoptar un ensamblaje combinado;
(2) Las esquinas redondeadas reemplazan los ángulos rectos y las esquinas y bordes afilados, y los orificios pasantes reemplazan los orificios ciegos para mejorar la precisión del procesamiento y el acabado de la superficie al tiempo que reducen las fuentes de concentración de tensión.
Para lugares donde es imposible evitar ángulos rectos, esquinas y bordes afilados, agujeros ciegos, etc., los requisitos generales de dureza no son altos, alambre de hierro, cuerda de amianto, barro resistente al fuego, etc. se pueden crear barreras de enfriamiento artificiales y de relleno para retrasar el enfriamiento y el enfriamiento, prevenir la concentración de tensiones y evitar que se formen grietas por arco durante el enfriamiento;
(3) El acero de temple debe templarse a tiempo para eliminar parte de la tensión de temple interna y evitar la expansión de la tensión de temple;
(4) Templado durante mucho tiempo para mejorar la tenacidad a la fractura de la matriz;
(5) Totalmente templado para obtener estructura y propiedades estables;
(6) El templado repetido puede transformar completamente la austenita residual y eliminar nuevas tensiones;
(7) Un templado razonable puede mejorar la resistencia a la fatiga y las propiedades mecánicas integrales de las piezas de acero;
El acero para moldes con el segundo tipo de fragilidad por enfriamiento debe enfriarse rápidamente después del templado a alta temperatura (enfriamiento con agua o con aceite) para eliminar el segundo tipo de fragilidad por enfriamiento y prevenir y prevenir la formación de grietas por arco durante el templado.
4. Descamación de grietas
Cuando la matriz está en servicio, bajo el efecto de una tensión, la capa endurecida se retira de la matriz de acero pieza por pieza.
Debido a los diferentes volúmenes específicos de las estructuras superficiales y centrales de la matriz, se forman tensiones de enfriamiento axiales y tangenciales en la capa superficial durante el enfriamiento, se generan tensiones de tracción en la dirección radial y se producen cambios repentinos internamente.
Las grietas por desprendimiento se generan en el estrecho rango de cambios repentinos de tensión, que generalmente ocurren durante el proceso de enfriamiento de la matriz después del tratamiento térmico químico de la capa superficial.
Debido a que la modificación química de la capa superficial es diferente de la transformación de la matriz de acero, la expansión de la martensita templada en las capas interna y externa es diferente, lo que resulta en una gran tensión de transformación.
Esto hace que la capa de tratamiento químico se desprenda de la matriz.
Como capa de endurecimiento de superficie por llama, capa de endurecimiento de superficie de alta frecuencia, capa de cementación, capa de carbonitruración, capa de nitruración, capa de boro, capa de metalización, etc.
No es adecuado enfriar la capa química rápidamente después del enfriamiento, especialmente cuando se revende a una temperatura baja por debajo de 300 ℃ y se calienta rápidamente, lo que provocará que se forme tensión de tracción en la capa superficial y tensión de compresión en el centro de la matriz de acero. y la capa de transición.
Cuando la tensión de tracción es mayor que la tensión de compresión, la capa química será arrastrada y eliminada.
Medidas preventivas:
(1) La concentración y dureza de la capa de infiltración química de la matriz de acero debe reducirse lentamente desde la superficie hacia el interior y debe aumentarse la fuerza de unión entre la capa de infiltración y la matriz.
El tratamiento de difusión después de la infiltración puede uniformar la capa de infiltración química y la transición de la matriz;
(2) Antes del tratamiento químico del acero para troqueles, se debe realizar un tratamiento de recocido por difusión, recocido esferoidal y tratamiento de templado y revenido para refinar completamente la estructura original, lo que puede prevenir y prevenir eficazmente el agrietamiento y garantizar la calidad del producto.
5. Grietas en la malla
La profundidad de la grieta es relativamente poco profunda, generalmente de aproximadamente 0,01 a 1,5 mm de profundidad, radiante, llamada fisura.
Las principales razones son:
(1) La materia prima tiene una capa de descarburación profunda, que no se elimina durante el corte en frío, o el molde terminado se calienta en un horno con una atmósfera oxidante para provocar la descarburación oxidativa;
(2) La estructura de la superficie metálica descarburada de la matriz es diferente del contenido de carbono y el volumen específico de martensita en la matriz de acero.
La superficie descarburada del acero produce una alta tensión de tracción durante el enfriamiento.
Por lo tanto, la superficie del metal a menudo se divide en una red a lo largo del límite de grano;
(3) La materia prima es acero de grano grueso. La estructura original es tosca y contiene ferrita masiva, que no puede eliminarse mediante enfriamiento convencional.
Permanece en la estructura de templado, o el control de temperatura es inexacto, el instrumento falla, la estructura se sobrecalienta o incluso se quema demasiado, el grano se vuelve más grueso y se pierde la fuerza de unión de los límites del grano.
Cuando la matriz se apaga y enfría, el carburo de acero precipita a lo largo del límite de grano de la austenita, la resistencia del límite de grano se reduce considerablemente, la tenacidad es baja y la fragilidad es grande.
Bajo la acción de una tensión de tracción, se produce una grieta en la red a lo largo del límite de grano.
Medidas preventivas:
(1) Se deben controlar estrictamente la composición química, la estructura metalográfica y la detección de defectos de las materias primas, y no se deben utilizar materias primas no calificadas ni acero de grano grueso como materiales de matriz;
(2) Se debe seleccionar acero de grano fino y acero para hornos de vacío eléctricos, y se debe verificar nuevamente la profundidad de la capa de descarburación de las materias primas antes de la producción.
La tolerancia para el corte en frío debe ser mayor que la profundidad de la capa de descarburación;
(3) Formular un proceso de tratamiento térmico avanzado y razonable, seleccionar un instrumento de control de temperatura por microcomputadora con una precisión de control de ±1,5 ℃ y calibrar el instrumento en el sitio con regularidad;
(4) El horno de vacío eléctrico, el horno de atmósfera protectora y el horno de baño de sal completamente desoxidada se utilizan para el tratamiento final de los productos del molde para prevenir y prevenir eficazmente la formación de grietas en la red.
6. Grietas por tratamiento en frío
La mayoría de los aceros para matrices son aceros de aleación de carbono medio y alto.
Después del enfriamiento, parte de la austenita subenfriada no se transforma en martensita y permanece como austenita residual en servicio, lo que afecta el rendimiento del servicio.
Si la temperatura es inferior al punto de congelación y el enfriamiento continúa, la austenita retenida puede sufrir una transformación martensítica.
Por tanto, la esencia del tratamiento con frío es enfriar.
La tensión de enfriamiento a temperatura ambiente y la tensión de enfriamiento a temperatura cero se superponen.
Cuando la tensión superpuesta excede el límite de resistencia del material, se formará una grieta por tratamiento en frío.
Medidas preventivas:
(1) Antes del tratamiento de enfriamiento y enfriamiento, la matriz debe hervirse en agua hirviendo durante 30 a 60 minutos para eliminar entre el 15% y el 25% de la tensión de enfriamiento interna y estabilizar la austenita residual.
Luego, la matriz debe someterse a un tratamiento de enfriamiento normal a –60 ℃ o a un tratamiento criogénico a –120 ℃.
Cuanto menor sea la temperatura, más austenita residual se transformará en martensita, pero es imposible completar la transformación.
El experimento muestra que se retiene entre un 2% y un 5% de austenita residual, y se puede retener una pequeña cantidad de austenita residual según sea necesario para relajar la tensión.
Desempeña un papel de amortiguador. Debido a que la austenita residual es blanda y resistente, puede absorber parcialmente la rápida energía de expansión de la martensitización y aliviar la tensión de transformación;
(2) Después del tratamiento en frío, sacar el molde y ponerlo en agua caliente para aumentar la temperatura, lo que puede eliminar entre el 40% y el 60% del estrés del tratamiento en frío.
Cuando la temperatura sube a temperatura ambiente, se debe atemperar a tiempo.
Se debe eliminar aún más el estrés del tratamiento en frío para evitar la formación de grietas por tratamiento en frío, lograr un rendimiento organizativo estable y garantizar que los productos del molde no se deformen durante el almacenamiento y el uso.
7. Moler grietas
A menudo ocurre en el proceso de molienda en frío después del enfriamiento y revenido de los productos del molde.
La mayoría de las microfisuras formadas son perpendiculares a la dirección de rectificado, de aproximadamente 0,05 a 1,0 mm de profundidad.
(1) Pretratamiento inadecuado de las materias primas, falta de eliminación total de los carburos sólidos, reticulados y en bandas de las materias primas y descarburación severa;
(2) La temperatura de calentamiento del enfriamiento final es demasiado alta, se produce un sobrecalentamiento, el grano es grueso y se genera más austenita residual;
(3) Durante la molienda se produce una transformación de fase inducida por tensión, que transforma la austenita residual en martensita.
La tensión estructural es grande. Además, debido a un templado insuficiente, quedan muchas tensiones de tracción residuales, que se superponen a la tensión de rectificado estructural, o debido a la gran velocidad de rectificado, velocidad de avance y enfriamiento inadecuado, el calor de rectificado de la superficie del metal aumenta bruscamente hasta el templado. temperatura de calentamiento, y luego el fluido de molienda se enfría, lo que resulta en un enfriamiento secundario de la superficie de molienda, que es una combinación de múltiples tensiones.
Si se excede el límite de resistencia del material, se producirán grietas en la superficie del metal.
Medidas preventivas:
(1) Las materias primas se modifican y forjan muchas veces con recalcados y estiramientos de dirección variable en forma de doble cruz.
Después de cuatro recalcados y cuatro estiramientos, la estructura de fibra forjada se distribuye simétricamente en forma ondulada alrededor de la cavidad o eje.
El calor residual final a alta temperatura se utiliza para el enfriamiento, seguido del revenido a alta temperatura, que puede eliminar completamente los carburos en bloques, reticulados, con bandas y en cadena y refinar los carburos en 2-3 niveles;
(2) Formular un proceso de tratamiento térmico avanzado para controlar el contenido final de austenita residual enfriada que no exceda el estándar;
(3) Templar y eliminar el estrés de enfriamiento de manera oportuna después del enfriamiento;
(4) Reducir adecuadamente la velocidad de molienda, la cantidad de molienda y la velocidad de enfriamiento de la molienda puede prevenir y prevenir eficazmente la formación de grietas de molienda.
8. Grietas al cortar el alambre.
Esta grieta ocurre en el proceso de corte en línea del módulo templado y revenido.
Este proceso cambia el estado de distribución del campo de tensión de la capa superficial del metal, la capa intermedia y el centro.
La tensión residual interna del enfriamiento se desequilibra y se deforma, y aparece una gran tensión de tracción en un área determinada.
Cuando esta tensión de tracción es lo suficientemente grande como para secar la resistencia última del material de la matriz, provoca grietas.
La fisura es una fisura de capa metamórfica rígida en forma de cola de arco.
El experimento muestra que el proceso de corte de alambre es una descarga parcial de alta temperatura y un proceso de enfriamiento rápido, lo que hace que la superficie del metal forme una capa dendrítica solidificada como una estructura fundida, produciendo una tensión de tracción de 600-900 MPa y un blanco de enfriamiento secundario de alto voltaje de 0,03 mm de espesor. capa.
Causas de las grietas:
(1) Existe una grave segregación de carburo en las materias primas;
(2) El instrumento falla, la temperatura de enfriamiento y calentamiento es demasiado alta y el grano es grueso, lo que reduce la resistencia y tenacidad del material y aumenta la fragilidad;
(3) Las piezas templadas no se templan a tiempo y el templado no es suficiente, y la tensión interna residual excesiva y la nueva tensión interna formada durante el corte del alambre provocan grietas en el corte del alambre.
Medidas preventivas:
(1) Verifique estrictamente las materias primas antes del almacenamiento para garantizar que la composición organizativa de las materias primas esté calificada.
Las materias primas no calificadas deben forjarse para descomponer los carburos de modo que la composición química y la estructura metalográfica cumplan con las condiciones técnicas antes de ser puestas en producción.
Antes del tratamiento térmico de los módulos, los productos terminados deben templarse, templarse y cortarse con alambre después de reservar una cierta cantidad de molienda;
(2) Calibre el instrumento antes de ingresar al horno, seleccione la microcomputadora para controlar la temperatura, con una precisión de control de temperatura de ±1,5 ℃, un horno de vacío y un horno de atmósfera protectora para calentar, y evite estrictamente el sobrecalentamiento y la descarburación oxidativa;
(3) Enfriamiento de clasificación, enfriamiento isotérmico y enfriamiento oportuno después del enfriamiento, enfriamiento múltiple, eliminando completamente la tensión interna, creando condiciones para el corte de alambre;
(4) Formular un proceso de corte de hilo científico y razonable.
9. Fractura por fatiga
Cuando la matriz está en servicio, las microfisuras por fatiga formadas bajo la acción repetida de tensiones alternas se expanden lentamente, lo que lleva a una fractura por fatiga repentina.
(1) Hay grietas, manchas, poros, holgura, inclusiones no metálicas, segregación severa de carburo, estructura en bandas y defectos metalúrgicos masivos de ferrita libre en las materias primas, que destruyen la continuidad de la estructura de la matriz y forman una concentración desigual. de tensiones.
112 en el lingote de acero no se eliminó, lo que provocó la formación de manchas blancas durante el laminado.
Hay Bi, Pb, Sn, As, S, P y otras impurezas nocivas en el acero.
P en el acero es fácil de causar fragilidad en frío, mientras que S es fácil de causar fragilidad en caliente.
Si las impurezas nocivas S, P exceden el estándar, será fácil que formen una fuente de fatiga;
(2) Una capa endurecida demasiado gruesa, una concentración demasiado alta, una capa endurecida demasiado gruesa y demasiado superficial y una baja dureza de la zona de transición pueden provocar una fuerte reducción de la resistencia a la fatiga de los materiales;
(3) Cuando la superficie del troquel es rugosa durante el procesamiento, mala precisión, mala mano de obra, así como líneas de cuchillo, letras, rayones, magulladuras, picaduras de corrosión, etc., también es fácil causar concentración de tensión y fractura por fatiga.
Medidas preventivas:
(1) Seleccionar estrictamente los materiales, garantizar los materiales y controlar el contenido de Pb, As, Sn y otras impurezas de bajo punto de fusión y S, P impurezas no metálicas que no excedan el estándar;
(2) La inspección del material debe realizarse antes de la producción y no se deben poner en producción materias primas no calificadas;
(3) Se debe seleccionar acero refinado para refundición de electroescoria con alta pureza, menos impurezas, composición química uniforme, granos finos, carburos pequeños, buenas propiedades isotrópicas y alta resistencia a la fatiga para fortalecer la superficie de la matriz mediante granallado e infiltración de productos químicos en la superficie, de modo que la superficie metálica está preprensada para compensar la tensión de tracción generada cuando la matriz está en servicio y mejorar la resistencia a la fatiga de la superficie de la matriz;
(4) Mejorar la precisión del mecanizado y el acabado de la superficie del troquel;
(5) Mejorar la estructura y las propiedades de la capa química y la capa endurecida, y utilizar una microcomputadora para controlar el espesor, la concentración y el espesor de la capa endurecida de la capa química.
10. Fisuración por corrosión bajo tensión
Este agrietamiento ocurre a menudo durante el uso.
El molde metálico se agrieta debido a la reacción química o proceso de reacción electroquímica, lo que provoca daños y corrosión de la estructura desde la superficie hacia el interior.
Esto se llama fisuración por corrosión bajo tensión.
La resistencia a la corrosión del acero de matriz es diferente debido a las diferentes estructuras después del tratamiento térmico.
La estructura más resistente a la corrosión es la austenita (A), y la estructura que se corroe más fácilmente es la troostita (T), que a su vez es ferrita (F) – martensita (M) – perlita (P) – sorbita (S).
Por lo tanto, el marco en T no es adecuado para el tratamiento térmico de acero moldeado.
Aunque el acero templado ha sido templado, debido a un templado insuficiente, la tensión interna durante el templado todavía existe más o menos.
Cuando el molde esté en servicio, se generarán nuevas tensiones bajo la acción de fuerzas externas.
El agrietamiento por corrosión bajo tensión se producirá siempre que haya tensión en el molde de metal.
Medidas preventivas:
(1) Después del temple, el acero del troquel debe templarse de manera oportuna, completa y repetida para eliminar la tensión interna del temple;
(2) Generalmente no es adecuado enfriar el acero para matrices a 350-400 ℃ después del enfriamiento.
Debido a que la estructura en T a menudo ocurre a esta temperatura, la matriz de la estructura en T debe reprocesarse y la matriz debe tratarse con prevención de oxidación para mejorar la resistencia a la corrosión;
(3) La matriz de trabajo en caliente debe precalentarse a baja temperatura antes del servicio, y la matriz de trabajo en frío debe enfriarse a baja temperatura para eliminar la tensión después de una fase de servicio, lo que no solo puede prevenir y prevenir la aparición de grietas por corrosión bajo tensión. , pero también mejora enormemente la vida útil del troquel, mata dos pájaros de un tiro y puede lograr importantes beneficios técnicos y económicos.
